[發(fā)明專利]鋰離子二次電池負(fù)極活性材料及其制備方法、鋰離子二次電池負(fù)極極片和鋰離子二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210498890.4
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103855368A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖華棟
• 申請（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/46;H01M4/134;H01M4/1395;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

1.一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料，其特征在于，所述鋰離子二次電池負(fù)極活性材料為碳層包覆在硅合金內(nèi)核表面形成的核-殼包覆結(jié)構(gòu)，所述硅合金內(nèi)核的化學(xué)表達(dá)式為：Si_aGe_bAl_cM_d，a、b、c和d分別代表摩爾分?jǐn)?shù)，a為20％～70％，b為0.01％～10％，c為1％～50％，d為25％～75％，M選自Sn、Co、Ni、Ti、Fe、Cu、Mn、Mo、V和Cr中的一種或幾種，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述碳層占所述鋰離子二次電池負(fù)極活性材料質(zhì)量的1％～10％。

2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料，其特征在于，所述a為30％～50％，b為2％～10％，c為5％～25％，d為40％～50％。

3.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述碳層占鋰離子二次電池負(fù)極活性材料質(zhì)量的2％～8％。

4.一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)取金屬Si、Ge、Al和M，按照化學(xué)表達(dá)式為：Si_aGe_bAl_cM_d配比混合形成混合物，a、b、c和d分別代表摩爾分?jǐn)?shù)，a為20％～70％，b為0.01％～10％，c為1％～50％，d為25％～75％，M選自Sn、Co、Ni、Ti、Fe、Cu、Mn、Mo、V和Cr中的一種或幾種；

(2)將所述混合物置于電弧感應(yīng)爐內(nèi)，在真空或氬氣保護(hù)條件下于800～1000℃溫度下熔煉，隨后澆鑄成鑄錠，然后將所述鑄錠置于熔體快淬爐內(nèi)，在真空或氬氣保護(hù)條件下于800～1000℃溫度下二次熔煉，通過熔體快淬法制備成為薄片或塊狀，隨后進(jìn)行球磨制得粉末狀的硅合金內(nèi)核；

(3)將所述硅合金內(nèi)核置于管式爐陶瓷舟中，在真空條件下，將爐內(nèi)溫度以10℃/min的速度升溫至400～1000℃，然后通入保護(hù)性氣體氬氣和碳源，氬氣與碳源總體積流量為1Nm³/h，按體積分?jǐn)?shù)計，所述碳源占?xì)鍤馀c碳源總體積的10％～30％，升溫并保持爐內(nèi)溫度為400～1000℃反應(yīng)5～40min，隨后停止加熱并冷卻至室溫，制得鋰離子二次電池負(fù)極活性材料。

5.如權(quán)利要求4所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料的制備方法，其特征在于，所述a為30％～50％，b為2％～10％，c為5％～25％，d為40％～50％。

6.如權(quán)利要求4所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料的制備方法，其特征在于，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述碳層占鋰離子二次電池負(fù)極活性材料質(zhì)量的2％～8％。

7.如權(quán)利要求4所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料的制備方法，其特征在于，所述熔煉溫度為900～950℃。

8.如權(quán)利要求4所述的一種鋰離子二次電池負(fù)極活性材料的制備方法，其特征在于，所述碳源選自碳原子數(shù)目為1～4的烷烴、碳原子數(shù)目為1～4的烯烴、碳原子數(shù)目為1～4的炔烴、一氯甲烷、一溴甲烷、四氟乙烯和氯乙烯中的一種。

9.一種鋰離子二次電池負(fù)極極片，其特征在于，所述鋰離子二次電池負(fù)極極片包括集流體和涂覆在所述集流體上的鋰離子二次電池負(fù)極活性材料，所述鋰離子二次電池負(fù)極活性材料為碳層包覆在硅合金內(nèi)核表面形成的核-殼包覆結(jié)構(gòu)，所述硅合金內(nèi)核的化學(xué)表達(dá)式為：Si_aGe_bAl_cM_d，a、b、c和d分別代表摩爾分?jǐn)?shù)，a為20％～70％，b為0.01％～10％，c為1％～50％，d為25％～75％，M選自Sn、Co、Ni、Ti、Fe、Cu、Mn、Mo、V和Cr中的一種或幾種，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述碳層占所述鋰離子二次電池負(fù)極活性材料質(zhì)量的1％～10％。

10.一種鋰離子二次電池，其特征在于，所述鋰離子二次電池由鋰離子二次電池負(fù)極極片、正極極片、隔膜、非水電解液和外殼組成，所述鋰離子二次電池負(fù)極極片包括集流體和涂覆在所述集流體上的鋰離子二次電池負(fù)極活性材料，所述鋰離子二次電池負(fù)極活性材料為碳層包覆在硅合金內(nèi)核表面形成的核-殼包覆結(jié)構(gòu)，所述硅合金內(nèi)核的化學(xué)表達(dá)式為：Si_aGe_bAl_cM_d，a、b、c和d分別代表摩爾分?jǐn)?shù)，a為20％～70％，b為0.01％～10％，c為1％～50％，d為25％～75％，M選自Sn、Co、Ni、Ti、Fe、Cu、Mn、Mo、V和Cr中的一種或幾種，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，所述碳層占所述鋰離子二次電池負(fù)極活性材料質(zhì)量的1％～10％。